Углекислота для сварки полуавтоматом: как и где используется, настройка расхода и режима

Что такое углекислотная сварка

Технология проведения углекислотной сварки имеет свои особенности, отличающие ее от других видов обработки изделий из металла. Ее производят с помощью полуавтомата, работающего от источника постоянного или импульсного тока, с использованием плавящейся проволоки. При нагревании проволока смешивается с металлом, образуя единый шов.

В зону нагрева при помощи горелки подается углекислый газ, который защищает швы от окисления, делает их более качественными. Углекислый газ (его также называют углекислотой или двуокисью углерода) — бесцветный газ без запаха, который чаще остальных применяется при полуавтоматической обработке металлов по причине высокой эффективности и доступности.

Характеризуется следующими свойствами:

• обеспечивает защиту сварочной ванны от неблагоприятного кислородного воздействия;
• предотвращает окисление металла;
• легок в использовании;
• доступен: благодаря распространенности его можно найти в любом специализированном магазине.

Использование углекислоты вместе с аргоном дает возможность получения соединений превосходного качества.

Сжиженную углекислоту поставляют в герметичных, защищенных от коррозии баллонах (под давлением 70А), объемом 40 л или меньше. Они компактны, их удобнее использовать при сварке дома. Срок хранения одного баллона — не больше 2 лет.

Углекислотная сварка имеет узкую линию нагрева, поэтому не требует изоляции сварочной зоны. Высокая температура направлена только на обрабатываемую точку, соседние с ней участки не нагреваются, не деформируются. Сварочные швы при углекислотной сварке отличаются прочностью и аккуратностью.

Другие

Для сварки деталей потребуются и такие приспособления:

• источник переменного тока (инвертор или трансформатор);
• устройство подачи газа с клапаном;
• баллон с редуктором;
• осушитель углекислоты, соединяющий емкость с газом и горелку.

Настройка и подключение сварочного оборудования

Качественная сварка в углекислом газе возможно лишь при предварительной тонкой настройке аппаратуры.

Перед началом сварочных работ сварщикам необходимо:

1. Вставить присадочную проволоку.
2. Проверить подающие ролики.
   Комплектующие должны быть совместимы с используемым присадочным материалом. Если ролики установлены от неправильной проволоки, то следует заменить ведущий компонент.
3. Установить проволоки в соответствующую борозду.
4. Закрепить регулировочный валик.
   Поджимать нужно не прилагая лишних усилий, поскольку при чрезмерном нажатии проволока будет серьезно деформироваться и затруднять работу сварочной дуги.
5. Разложить подающий рукав.
6. Снять сопла и наконечник.
7. Проконтролировать, чтобы присадочная проволока вышла на 10-15 сантиметров из горелки.
8. Надеть наконечник и сопло.
9. Присоединить баллон с сжиженным газом к аппарату через редуктор.
10. Зафиксировать подводящий шланг при помощи хомутов.

Сварка полуавтоматом с углекислотой позволяет варить металлы любой толщины.

Тонкости подготовки изделий к варке зависят от толщины металла:

1. Тонкие металлические листы до 1 миллиметра сваривают с использованием отбортовки кромок.
   Допускается отсутствие подобной обработки, но в таком случае зазор между свариваемыми поверхностями не должен быть более 0.5 миллиметров.
2. Листы толщиной от 1 до 8 миллиметров можно сваривать без разделки кромок.
   Максимально допустимый зазор составляет 1 миллиметр.
3. Более толстый металл, толщиной до 12 миллиметров требует дополнительной обработки в виде проведения V-образной разделки.
4. Изделия, толщиной свыше 12 миллиметров, рекомендуется сваривать, предварительно выполнив X-образную разделку.

Перед непосредственным выполнением работ, изделия должны подвергнуться таким процедурам:

1. Полная очистка свариваемых кромок.
   Снятие загрязнения и окалин можно осуществить при помощи дробеструйной или пескоструйной установки. Если таковых не имеется, можно очистить поверхности при помощи простой наждачной бумаги.
2. Прихватывание поверхностей.
   Предварительное приваривание в нескольких местах производится электродами Э42 или Э42А.

Особенности сварки в углекислом газе

Главным преимуществом работ в углекислотной атмосфере по сравнению со сваркой полуавтоматом без газа является хороший контроль над процессом варки. При использовании защитного газа оператор хорошо видит горение дуги и наблюдает за самим процессом варки.

Если же использовать проволоку с флюсом, то область сварки покрывается густым дымом, ограничивающим обзор и не позволяющим полноценно контролировать сварочный процесс.

Проведение сварочных работ в среде углекислого газа при помощи полуавтоматической аппаратуры обладает следующими преимуществами:

1. Полноценное использование энергии электрической дуги, обеспечивающее впечатляющую скорость варки.
2. Высокое качество полученных сварных швов.
3. Возможность сварки в различных пространственных положениях.
4. Низкое потребление сварщиком газа при сварке полуавтоматом.
5. Сравнительно невысокая стоимость сжиженного углекислого газа.
6. Возможность соединения материалов любой толщины.
7. Проведение работ на весу.
8. Высокая производительность труда.
9. Практически полное отсутствие повреждения детали.
   При ремонте кузовов автомобилей локальный нагрев, который возникает при полуавтоматической сварке, позволяет аккуратно отремонтировать изделие, без серьезных повреждений лакокрасочного покрытия.
10. Отсутствие необходимости в подаче и отводе флюса.

Недостатки сварки в среде углекислого газа также имеют место быть.

К таковым относятся:

1. Низкое качество продаваемых углекислотных смесей.
2. Более слабое, по сравнению с использованием аргоновых смесей, качество сварных швов.
3. Невозможность работы со всеми металлами.
4. Сложности в очистке аппаратуры после использования углекислоты.
5. Серьезный износ комплектующих в случае выставления неверных параметров сварки.

В целом, полуавтоматическая сварка с углекислым газом – это очень простой процесс, быстро освоить который может даже новичок.

Характерной особенностью технологии углекислотной сварки являются:

1. Проведение процесса на обратной полярности постоянного тока.
   Подобный подход позволяет получить стабильную электрическую дугу и избежать различных деформаций. Кроме этого, обратный ток серьезно снижает расход присадочной проволоки, что позволяет использовать сварочный полуавтомат в экономном режиме.
2. Возможность использования прямой полярности тока для наплавки металла.
   При совершении подобных работ коэффициент полезного действия в наплавке материалов выше.
3. Возможность проведения работ с проволочным сварочным аппаратом, питаемым от сети переменного тока.
   Для использования такого функционала необходимо использовать осциллятор.

Режимы полуавтоматической сварки в углеродно-кислородной кислородной атмосфере разделяются на:

• сварку с принудительными короткими замыканиями;
• работу с переносом крупных капель;
• сварку с непрерывным горение электрической дуги.

Нормы расхода углекислого газа при использовании полуавтоматической аппаратуры составляют:

1. 8-9 литров в минуту при варке проволокой от 0.8 до 1 миллиметра диаметром.
2. 9-12 литров при 1.2 миллиметровой проволокой.
3. 12-14 литров при соединении изделий при помощи присадочной проволоки с диаметром 1.4 миллиметра.
4. 15-18 литров при качественной проварке деталей проволокой 1.6 миллиметра.
5. 18-20 литров при сварке толстой двухмиллиметровой проволокой.

При сварке черных металлов углекислота сварочного полуавтоматического аппарата уходит со скоростью примерно 8-9 литров в минуту.

Кроме диаметра проволоки на расход газа влияет: метод варки, сила тока и скорость выполнения работ.

Параметры режимов сварки

Используемые сварочные режимы в настоящее время зависят от большого числа факторов, а именно:

• используемое оборудование;
• виды изделий, подлежащих соединению с помощью сварки;
• место, в котором осуществляется весь сварочный процесс.

Если речь идет о сварочном процессе в отношении ответственных конструкций, например, о сварке труб, то необходимо применять импульсно-дуговой сварочный метод с проволокой, имеющей сплошное сечение, подаваемой в углекислом газе, при котором осуществляется мелкокапельный перенос управляемого типа в отношении наплавляемого металла.

Такой метод может быть достигнут за счет использования специального электронного модуля микропроцессорного типа, который установлен в инверторном источнике тока. Настройку такого оборудования можно провести только путем привлечения специалиста. В остальных случаях все режимы можно подобрать на основании тех параметров, которые имеет металл. Отследить наиболее часто используемые параметры можно  на основании данных в таблице.

Пошаговый процесс сварки

Сварка без газа, как правило, производится в соответствии со следующим алгоритмом:

1. Подборка оптимальной величины тока в зависимости от толщины соединяемых изделий.
2. Выставление тока обратной полярности на аппаратуре.
3. Выбор скорости подачи паяльной проволоки.
   В случае использования флюсосодержащей проволоки важно следить, чтобы шестерни не пережали ее.
4. Проверка выставленных параметров на пробном образце.
   Для данного этапа оптимально подойдут небольшие куски металла. В процессе настройки следует контролировать стабильность сварочной дуги и количество выдаваемого флюса.
5. Установка переключателя в положение вперед.
6. Нажатие на кнопку запуска сварочных работ.
7. Зажигание электрической дуги.
8. Поворот горелки на 5 градусов относительно вертикальной оси.
9. Начало движения электродом вдоль предполагаемого соединения.
   Для избегания риска появления трещин, первый слой следует проваривать при небольшом токе.
10. Завершение сварного шва, по средствам заполнения кратера расплавленным металлом.
11. Остановка сварочного аппарата и отключение его от сети электропитания.

Правила настройки и подготовки оборудования к сварочному процессу

Подготовку сварочного оборудования к работе можно разделить на несколько этапов:

1. Подготовка с теоретической точки зрения. На этом этапе необходимо ознакомиться с основными положениями электробезопасности ввиду работы с электрическим прибором повышенной опасности. Кроме того, на этапе теоретической подготовки следует изучить инструкцию по эксплуатации самого сварочного аппарата, а также имеющиеся рекомендации по его настройке.
2. Подготовка электрической сети. В связи с тем, что сварочные аппараты очень мощные в плане потребления тока, следует убедиться, что предохранительные автоматы установлены с расчетом перегруза сети от использования сварочного аппарата (мощность одного аппарата должна быть не менее 16 А, что позволит и выполнить необходимые технологические задачи, и защитить электрическую сеть от перегрузок). При наличии возможности следует подготовить отдельную электрическую линию, в которой сечение провода будет не менее 2,5 квадратных миллиметров. При подключении сварочного оборудования следует сократить количество и длину используемых удлинителей для сокращения вероятности короткого замыкания.
3. Изучение самого аппарата и напряжения, с которым он может работать. Так как существует два типа аппаратов — которые работают от сети 220 В и 380 В, — следует понимать, что для последних придется подготовить специальную шину или гнездо, которое позволит запитать аппарат от напряжения в 380 В.
4. Сборка сварочного аппарата. Производить ее рекомендуется только в выключенном от сети состоянии в соответствии с правилами, которые указаны в инструкции по эксплуатации и в схеме сборки. Соединение всех частей должно быть закреплено с помощью специальных хомутов с целью исключения вероятности рассоединения в период работы. Если предстоит осуществлять сварку в условиях низких температур, следует подготовить специальный подогреватель редуктора, который обеспечит прогревание подающих газ каналов внутри редуктора, что исключит перекрытие подачи газа.
5. Установка кассеты со сварочной проволокой. Данная манипуляция осуществляется только после того, как полностью собран весь аппарат, но до его подключения к сети. Конец проволоки, выведенный из кассеты, необходимо аккуратно продеть между прижимными и подающими роликами и зафиксировать прижимным механизмом. Аккуратность подготовки кассеты обусловлена тем, что при повреждении проволоки при осуществлении сварки в швах может возникнуть брак.
6. После полной сборки сварочного аппарата он подключается в электрическую сеть, после чего выполняются пробные сварочные швы. Если сборка и настройка осуществляются в отношении нового аппарата, то все пробные швы, в том числе для определения оптимальных настроек, следует делать на деталях, имитирующих свариваемые в последующем.

Расход углекислоты при сварке для сварочного полуавтомата

Сварка полуавтоматом в среде углекислого газа требует постоянного присутствия углекислоты в специальном баллоне.

В большинстве случаев, количество используемого при варке газа зависит от таких параметров:

• качество присадочного материала;
• погодные условия;
• вид свариваемых металлов.

Кроме этого, в формулах расчета фигурирует толщина проволоки и рабочий ток. Стандартный сорокалитровый баллон содержит порядка 25 килограмм углекислоты. При подключении емкости к полуавтомату, благодаря химической реакции сварщик может получить до 510 литров рабочей газовой смеси из одного килограмма углекислоты.

Расход защитного газа СО2 при полуавтоматической сварке при идеальных условиях составляет примерно 8-9 литров газа в минуту, что позволяет обеспечить до 24 часов беспрерывной работы.

Режимы сварки в среде защитных газов для цветных металлов предполагают значительно больший расход смеси:

1. Соединение алюминиевых изделий потребляет до 15-20 литров газовой смеси.
2. Процесс образования шва между медными деталями забирает около 12 литров в минуту.
3. На соединение изделий из магния потребуется до 14 литров смеси в минуту.
4. Расход на варку никеля составляет 10-12 литров.

Важно отметить, что во время подготовки оборудования допускается расход защитного газа вплоть до 10% от общего объема, запасенного на проведение всех работ.

Теоретический расчет расхода сварочной проволоки при работе полуавтоматической аппаратуры должен учитывать следующие параметры:

• тип свариваемого металла;
• диаметр проволоки;
• наличие или отсутствие защитного газа;
• характеристики сварочной аппаратуры;
• место выполнения работы, например, для потолочной сварки расход материала выше, а для полувертикальной – ниже.

Как правило, расход присадочного компонента не превышает 1.5% от все массы конструкции. Перед тем, как варить сваркой, необходимо тщательно просчитать количество требуемых для работы материалов, дабы не прерывать сварочный процесс.

Расход проволоки для сварки без газа зависит от:

• качества используемых компонентов;
• толщины проволоки;
• вида металлического изделия.

Сварка порошковой проволокой

Флюсовая проволока, которая защищает сама себя без газа, содержит в своем сердечнике все необходимые присадки. Ее также называют порошковой и самозащитной, так как присадки нейтрализуют влияние окружающего воздуха на электрод и сварочную ванну. Сердечник данного электрода состоит из антиокислителя, очистителя и присадок, что в результате дает хорошую дугу, а также сплошной шов, не имеющий пор.

Такую (флюсовую) проволоку обычно применяют в тех случаях, когда сварка нужна не очень часто, например, в домашних условиях, хотя на большинстве СТО тоже используют такой электрод. Выгоды здесь очевидны: не приходится перетаскивать с места на место баллон с газом, а на улице такой метод сварки приемлем в любую погоду.

К недостаткам такого метода можно отнести сильное задымление, которое происходит во время работы при сгорании присадок из сердечника. Также флюс, который покрывает шов во время работы, не проводит электричество, следовательно, после остановки варить невозможно до тех пор, пока сварщик не обобьет защитные шлаки.

Примечание: порошковая самозащитная проволока дает возможность работать с толстыми заготовками, которые невозможно сварить с применением защитного газа. Также такой метод позволяет сваривать плохо зачищенные поверхности.

Скорость сварки

Скорость процесса сварки находится под контролем самого сварщика, то есть, от него зависит, с какой скоростью электрическая дуга будет проходить по месту соединения заготовок. С другой стороны, у сварщика отсутствует неограниченная свобода действий, так как он должен подстраиваться под напряжение арки и интенсивность подачи проволоки.

Если сварщик превысит скорость, учитывая вышеприведенные параметры, то газ не сможет должным образом защитить электрод и сварочную ванну (не успеет), а это говорит о том, что появится слишком много брызг, а в застывшей массе останутся поры. Если чересчур замедлиться, то излишнее проникновение дуги может попросту прожечь металл.

Скорость подачи газа тоже существенно влияет на механические и эстетические качества. Прежде всего, она должна соответствовать скорости, с которой подается проволока, чтобы обеспечить должную защиту электроду и сварочной ванне. Получается, что замедленная подача газа не успеет создать защитного облака, а ускоренная будет способствовать завихрениям, что опять-таки лишит защиты от воздуха электрод и сварочную ванну.

Способы сварки

Полуавтоматическая сварка в среде углекислого газа может выполняться двумя способами:

1. Углом вперед.
   В данном случае дуга перемещается справа-налево, металл плавится меньше и валик шва получается достаточно широким. Подобный способ варки идеально подходит для соединения тонкого металла.
2. Углом назад.
   Подход подразумевает перемещение электрической дуги слева направо. Метод подходит для варки толстых металлов, поскольку он обеспечивает большую глубину проплавления и узкий шов.

Отдельного упоминания стоит метод сварки без использования газа.

Подобный прием обладает массой преимуществ:

1. Полная мобильность.
   Благодаря отсутствию тяжелых газовых баллонов, сварка может осуществляться даже в самых труднодоступных местах.
2. Большой выбор специализированных проволок.
   На сегодняшний день существует огромное количество присадочных материалов с встроенным флюсом.
3. Упрощенный сварочный процесс.
4. Отсутствие необходимости в постоянной заправке баллона.
   Для небольших ремонтных мастерский нет смысла держать дорогостоящий баллон. Поэтому нечастые сварочные работы лучше проводить при помощи флюсосодержащей проволоки.

Однако, у безгазового вида сварки есть и свои недостатки, среди которых можно выделить:

• высокую стоимость расходных материалов;
• повышенные требования к выбору проволоки;
• необходимость наличия на аппарате кнопки переключения полярности тока;
• сложности в подборке оптимальных режимов работы;
• плохую видимость сварного шва из-за возникновения дымки;
• трудности при сваривании листов, толщиной менее 0.15 сантиметров;
• выделение большого количества вредных веществ, пагубно влияющих на организм;
• слабые механические свойства проволоки, не позволяющие пережимать ее валиком.

Важно отметить, что сварочные работы можно проводить и с помощью обычной проволоки, однако, получаемый в таком случае шов будет рыхлым и недолговечным.

Техника безопасности

Сварочные работы – это достаточно опасный процесс, зависящий от внимательности, профессионализма и оснащения мастера.

Лучший вариант защиты для проведения сварки с проволокой включает:

1. Глазную защиту.
   Для полной защиты зрения оператора сварочной установки следует экипировать специальными защитными очками и маской.
2. Фильтрацию воздуха.
   При выполнении сварочных работ с использованием флюсовой проволоки необходимо обеспечить специалиста соответствующей защитой. От вредных испарений химических элементов могут помочь респираторы или фильтрующие маски.
3. Защиту от капель расплавленного металла.
   Не стоит пренебрегать рабочей спецодеждой, поскольку капля раскаленного металла может серьезно травмировать мастера.

Техника безопасности при выполнении сварочных работ предусматривает выполнение таких правил:

1. Выполнение сварочных работ исключительно с деревянного помоста.
   Использование металлических настилов строго запрещено.
2. Свет, используемый для освещения места варки, должен питаться от сети 12 с напряжением 12 вольт.
3. Страховка мастера должна быть выполнена с использованием веревок, закрепленных на поясе.
   Для обеспечения подвижности мастера длина страховочных тросов должна быть не менее двух метров.
4. Рабочее место сварщика должно быть укомплектовано вытяжными системами, позволяющими эффективно очищать воздух и убирать вредные примеси.
   Некоторые флюсы, используемые при сварке без газа, при попадании в дыхательные пути могут вызвать серьезные отравления.
5. Перемещение сварочных заготовок должно производится строго в рабочих перчатках.
6. Проведение работ на открытой местности во время выпадения осадков строго запрещено.

Технология полуавтоматической сварки среде углекислого газа позволяет обеспечивать качественное соединение материалов. Однако, при недостаточно хорошей проветриваемости рабочего места, углекислый газ может вызвать удушье мастера и вызвать серьезные проблемы со здоровьем.